Si parla molto di tensione nei circuiti elettrici, ma cos'è realmente questa tensione elettrica? Quali sono i suoi tipi e le sue fonti?
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Che cosa è la tensione come grandezza elettrica?
La tensione è uno dei termini utilizzati in fisica, e più specificatamente in elettricità, ed è indicata con il simbolo U. In fisica, è definita come il valore del lavoro necessario per trasferire una carica unitaria tra due campi in un campo elettrico.
In ingegneria elettrica, questo termine si traduce come la differenza di potenziale elettrico tra due punti di un circuito elettrico.
L'unità di misura utilizzata per definire il valore della tensione è il volt, indicato con il simbolo V. La tensione può avere diverse fonti. È generata più spesso da batterie, accumulatori e generatori speciali. Questi elementi sono responsabili della generazione di energia, necessaria per spostare le cariche in un circuito.
Il termine corrente è spesso usato insieme alla tensione. Entrambi sono strettamente correlati, entrambi si riferiscono alla misurazione delle cariche. La differenza è che la tensione misura la forza che spinge gli elettroni a fluire attraverso un circuito, mentre la corrente misura la velocità di flusso delle cariche all'interno di un circuito. Mentre la tensione è responsabile della fornitura di energia a un circuito, la corrente misura la quantità di corrente che scorre attraverso cavi e fili .
Per misurare la tensione e la corrente che scorre vengono utilizzate apparecchiature elettriche speciali, consentendo la valutazione degli elementi del circuito in modo sicuro. Negli impianti e nelle reti elettriche, la sicurezza è fondamentale, motivo per cui la categoria dell'ingegneria elettrica offre non solo dispositivi di misura, ma anche elementi di montaggio.
Tipi fondamentali di tensione: tensione continua, alternata e alternata
In pratica, esistono diverse varianti di tensione elettrica: continua, alternata e alternata. Differiscono nelle loro proprietà, principalmente nel modo in cui il valore della tensione varia nel tempo, e nella loro applicazione.
La corrente continua, indicata come CC, è caratterizzata dal fatto che mantiene un livello di tensione costante nel tempo. La corrente elettrica scorre sempre nella stessa direzione e non cambia polarità. La fonte di tensione in questo caso è, tra gli altri, batterie o accumulatori, ma anche pannelli solari o alimentatori a corrente continua. Poiché fornisce un livello di tensione costante, è ampiamente utilizzata nei dispositivi elettronici, nell'industria automobilistica o nei sistemi di illuminazione a LED.
Il secondo tipo è la tensione alternata. Nella nomenclatura, è indicata come CA. Differisce dalla variante precedente per il fatto che il suo valore varia nel tempo. Tuttavia, il fatto che la corrente scorra costantemente in una direzione non cambia. Nella pratica, la tensione continua viene utilizzata piuttosto raramente, principalmente in sistemi specializzati. Utilizzata, ad esempio, in inverter e raddrizzatori.
Un'altra variante è la tensione alternata. Come la tensione alternata, è contrassegnata dal simbolo AC. Si differenzia dalle precedenti per il fatto che non solo il suo valore cambia nel tempo, ma anche la direzione del flusso. I cambiamenti di direzione avvengono ritmicamente in relazione alle variazioni di tensione. Questo tipo di tensione viene generato, ad esempio, da generatori di corrente alternata, reti elettriche o centrali elettriche. La tensione elettrica alternata è ampiamente utilizzata. Consente il trasporto di energia anche su lunghe distanze. Viene utilizzata nelle reti elettriche che forniscono elettricità alle abitazioni e ad altre strutture tramite cavi di installazione .
Altri tipi di tensioni elettriche nei circuiti
Sebbene le tensioni continue, alternate e alternate siano quelle più frequentemente discusse, nella pratica è possibile distinguere anche altri tipi. Un esempio è la tensione pulsante. La sua caratteristica è che cambia periodicamente, ma la sua polarità rimane costante. La tensione pulsante è una delle varianti della tensione alternata. Il valore può variare da 0 al valore massimo del sistema. La fonte di questo tipo di tensione sono i convertitori di corrente o i sistemi raddrizzatori.
Un altro esempio è la tensione trifase. È una delle varianti della tensione alternata, caratterizzata dal fatto che sono presenti tre tensioni sinusoidali, ciascuna con la stessa frequenza e sfasate di 120° l'una rispetto all'altra. Questa particolare tipologia viene utilizzata quando il generatore di corrente deve alimentare grandi macchine o apparecchiature industriali, nonché reti elettriche in cui singoli elementi circuitali sono responsabili del trasporto di carichi ad alta potenza.
Analizzando i valori di tensione e corrente, possiamo individuare un altro tipo di tensione armonica. Si tratta di un disturbo della tensione alternata, con una frequenza multipla della frequenza fondamentale della rete. La fonte sono i dispositivi elettronici e i motori elettrici. La tensione armonica influisce negativamente sull'efficienza della rete e dei dispositivi che vi operano, causando gravi interruzioni nel corretto funzionamento di ricevitori e reti elettriche.
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